Znanje in podpora

Fotovoltaika: Izkoristite energijo svetlobe s sončno elektrarno

Sončne celice postajajo vse bolj obetaven alternativni vir energije, ki bo v prihodnjem tisočletju zagotovo predstavljal pomemben temelj napredka pri izrabi obnovljivih virov energije. Solarni sistemi in moč fotovoltaike bodo korenito spremenili način kako pridobivamo in dojemamo energijo, tako v industriji, kot v gospodinjstvih. A kaj pravzaprav je fotovoltaika, kaj so sončne celice in kako sploh deluje sončna elektrarna?  

Moč sonca, obnovljivega vira energije 

Obnovljivi viri energije so vsi tisti naravni viri, ki jih lahko pridobivamo iz konstantno potekajočih naravnih procesov in z njihovim porabljanjem ne izčrpavamo narave, saj se v njej hitro obnavljajo.  

Ker z razvojem, povišanjem standarda in vedno novimi tehnologijami naše potrebe po energiji strmo naraščajo, je iz leta v leto potrebujemo več, klasičnih, neobnovljivih virov energije pa je vse manj. Izraba obnovljivih virov energije tako postaja pomemben strateški cilj v Evropi in tudi pri nas.  

Med pomembne obnovljive vire energije spada tudi solarna energija, torej energija sonca.  

Kaj je fotovoltaika? 

Sonce na Zemljo preko sončnih žarkov pošilja sončno energijo, ki jo najlažje opišemo z gostoto svetlobnega toka. Spekter sončnega sevanja sestavljajo trije deli:  

  • ultravijolična svetloba,  
  • vidna svetloba in  
  • infrardeča svetloba.  

Ultravijolični del svetlobe predstavlja le 9 %, vidni del svetlobe 41,5 %, infrardeči del pa kar 49,5 % solarne energije.  

Moč sončnih žarkov, pa naj gre za ultravijolično, vidno ali infrardečo svetlobo, žanjemo s pomočjo fotovoltaike. Gre za proces, v katerem svetloba zaradi fotonskega učinka ustvarja fotoelektrični učinek, pri tem pa se sončno sevanje s pomočjo sončnih celic neposredno pretvarja v enosmerno električno napetost.  

Kako delujejo sončne celice? 

Sončne celice oz. solarne celice so tehnološko dovršene naprave, ki za ustvarjanje elektrike potrebujejo le dovolj veliko gostoto svetlobnega toka. Sončne celice v osnovi polprevodniške diode z veliko površino, v njih pa se s pomočjo difuznega in direktnega sončnega sevanja v procesu fotovoltaike izvrši pretvorba svetlobe v elektriko.  

Seveda svetlobna energija ne doteka ves čas kontinuirano, pač pa v tako imenovanih kvantih svetlobnega valovanja.  

Kako so sestavljene sončne celice? 

Če nam je dobro poznana sestava sončne celice, tudi njeno delovanje ne bo več tako zelo zapleteno in težko razumljivo.  

Sončna celica je sestavljena iz šestih slojev: 

  • Vrhnja plast je steklena plošča, ki ščiti ostale plasti celice pred mehanskimi vplivi. 
  • Naslednja plast je antirefleksna plast, s katero dosežemo manjši odboj svetlobe in tako povečamo izkoristek. 
  • Tretjo plast predstavlja kontaktna mreža, ki je narejena iz dobrega prevodnika. Njena naloga je, da zbira elektrone.  
  • Sledi tako imenovani P-sloj, polprevodnik, ki ga dobimo tako, da v čisti silicijev kristal dodamo primesi. 
  • Takoj za njim je še N-sloj, drug tip polprevodnika, ki ga dobimo tako, da v čisti silicijev kristal dodamo primesi 3-valentnih elementov ali pa čisti silicij dopiramo z arzenom. Germanij in silicij s